塑炼过程对橡胶加工性能的影响主要体现在降低黏度和增加黏着性。研究发现,橡胶黏度的降低源于大分子链的断裂,而黏着性的增加则与机械力作用下产生的氢过氧化物有关。氢过氧化物作为塑炼过程中的中间体,其生成与塑炼条件密切相关。在氮气环境下塑炼不会降低橡胶分子量,而在空气介质中塑炼则能产生效果。塑炼温度对氢过氧化物的生成和稳定性有显著影响,高温不利于其生成和稳定。
塑炼对加工性能的贡献不仅表现在能降低橡胶黏度,而且表现在能增加橡胶黏着性,对制品的加工成型尤为重要。
研究表明,橡胶黏度的降低,主要归因于橡胶大分子链的断裂,而黏着性的增加则主要归因于机械力使橡胶大分子链断裂后产生的氢过氧化物。氢过氧化物是橡胶塑炼中的中间体。塑炼胶黏着性的增加或降低,一般说来,都伴随着氢过氧化物这一中间体的产生或消失。
氢过氧化物的生成 如前所述,在氮气中塑炼,不可能降低橡胶的分子量。机械作用虽然能使大分子链断裂,但不能产生降低橡胶黏度的效果。而在空气介质中进行塑炼,有氧分子作为橡胶大分子基团的稳定剂,大分子基团不能产生交联反应,则产生塑炼效果。在室温下,天然橡胶塑炼 30min后,尽管橡胶分子断链数不再增加,但氢过氧化物含量仍不断增多;相反,在170℃下氢过氧化物增量几乎不变,只有橡胶分子断链数随塑炼时间增加而急剧增多;在 140℃下,橡胶分子断链数和氢过氧化物增量两者都随时间推移而逐渐增加。产生上述现象的原因是在 140℃和 170℃高温下,塑炼胶中虽然都生成大量氢过氧化物,但在 170℃时可能立即分解而消失,在140℃时,其分解速度缓慢。室温塑炼时,生成的氢过氧化物则较为稳定。
由此可见,塑炼温度过高不利于氢过氧化物的生成和稳定。